Статья "РОБОТОТЕХНИКА КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ"
статья

РОБОТОТЕХНИКА КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СПОСОБНОСТЕЙ

Мустафин С.А.,

Учитель математики и информатики

МБОУ «Авторский лицей Эдварса №90»

Аннотация. Статья посвящена кругу вопросов, связанных с использованием робототехники во внеурочной деятельности в условиях введения ФГОС для младших школьников. Данная статья может стать методической помощью специалистам и педагогам образовательных учреждений, ведущим практическую деятельность по реализации образовательных программ в области робототехники. Статья содержит апробированные материалы, обобщающие опыт внедрения робототехники как средство развития у обучающихся техническим способностям МБОУ «Авторский лицей Эдварса №90» г. Ульяновска.

Ключевые слова: образовательный стандарт, коммуникативные умения, робототехника, программирование, внеурочная деятельность.

Развитие современного общества неразрывно связано с научно-техническим прогрессом. Информационно-коммуникационные и инженерные технологии становятся неотъемлемой частью образовательной деятельности, значительно повышающей ее эффективность и максимально способствующей всестороннему развитию интеллектуальной, эмоциональной и личностной сфер обучающихся. Таким образом, формируется благоприятная среда для развития инновационного направления технического творчества - робототехники.

Идея развития творческих способностей и совершенствование технической подготовки подрастающего поколения приобретает государственное значение. Концепция новых государственных образовательных стандартов сформулирована с акцентом на развитие творческого потенциала обучающихся и формирование познавательных способностей в траектории собственного развития личности. Образовательная робототехника становится важным элементом и средством работы по формированию самоопределения детей и молодежи, развития их творческих способностей и обеспечивает формирование технического и инженерного мышления.

Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования дал импульс нашей образовательной организации на развитие дисциплин, связанных с hi-tech инженерией и программированием, и интеграцию робототехники в учебную и внеурочную деятельность.

Актуальность данной темы обуславливается новыми задачами в развитии технического творчества: современной наукой востребованы специалисты, способные объединить в практической деятельности технические и информационные знания.

Раскрытие способностей каждого ученика, воспитание личности, готовой к жизни в высокотехнологичном, конкурентном мире – именно так определены цели современного образования в ФГОС: от признания знаний, умений, навыков как основных итогов образования к пониманию обучения как процесса подготовки обучающихся к реальной жизни, готовности успешно решать жизненные задачи.

Новизной темы в первую очередь является то, что внедрение робототехники в образовательный процесс является одним из ключевых средств реализации «Технологического образования», формирующим научно-технологический потенциал, адекватный современным вызовам мирового технологического развития.

Удивительный мир современных технологий не может оставить в стороне и самых маленьких школьников. Специально для учеников 2-4 классов  в «Авторском лицее Эдварса №90» был разработан методический комплекс, интегрирующий в себе основы программирования и робототехники.

Для тех детей, которые с раннего возраста в игровой форме приобщаются к довольно сложной мыслительной, творческой и практической деятельности, в дальнейшем успешная перспектива освоения трудных процессов создания универсальных роботов очевидна. Благодаря инновационным методам, используемым в комплексе по робототехнике, ее можно назвать уникальной. В данном комплексе ребятам предлагается изучить основы программирования и робототехники с помощью LEGO® BOOST. Невероятные роботы из конструктора LEGO, легкие в сборке и модификации, под силу даже второклассникам. Все модели совместимы абсолютно с любыми конструкторами LEGO, в связи с чем каждый ребенок на основе стандартной сборки, может создать свою собственную индивидуальную модель робота. Подробно, благодаря пошаговой инструкции методического комплекса, с использованием понятных схем и иллюстраций, детям предлагается с помощью блоков, программировать поведение роботов от самого легкого к самому сложному. Технические возможности роботов не ограничиваются только передвижением на плоскости. Каждый ребенок может составить из программных блоков, вполне  полноценный диалог, как с человеком, так и с другим роботом. Выполняя сложные передвижения, модели так же могут танцевать, реагировать на приближения предмета или громкие звуки, петь, сочинять музыку и многое другое.

LEGO – одна из самых известных и распространённых ныне педагогических систем, широко использующая трёхмерные модели реального мира и предметно-игровую среду обучения и развития ребёнка. Перспективность применения LEGO-технологии обусловливается её высокими образовательными возможностями: многофункциональностью, техническими и эстетическими характеристиками, использованием в различных игровых и учебных зонах. С помощью LEGO -технологий формируются учебные задания разного уровня – своеобразный принцип обучения «шаг за шагом», ключевой для LEGO-педагогики. Каждый ученик может и должен работать в собственном темпе, переходя от простых задач к более сложным.

LEGO-конструирование с компьютерной поддержкой позволяет внедрять информационные технологии во внеурочную деятельность, овладевать элементами компьютерной грамотности, формировать умения и навыки работы обучающихся с современными техническими средствами.

Новые стандарты обучения обладают отличительной особенностью - ориентацией на результаты образования, которые рассматриваются на основе системно-деятельностного подхода. Такую стратегию обучения помогает реализовать образовательная среда LEGO-роботов.

Основным преимуществом внеурочной деятельности является предоставление учащимся возможности широкого спектра занятий, направленных на их развитие и удовлетворение постоянно изменяющихся индивидуальных социокультурных и образовательных потребностей.

Целью внедрения робототехники во внеурочную деятельность школы является создание благоприятных условий для разностороннего развития личности: интеллектуального развития, удовлетворения интересов, способностей и дарований обучающихся, их самообразования, профессионального самоопределения.

Совместная работа обучающихся на занятиях робототехники способствует формированию универсальных учебных действий, обозначенных в Федеральном государственном образовательном стандарте, таких как личностные и метапредметные УУД.

В результате внедрения LEGO-роботов в образовательный процесс, конструкторы помогают сформировать и развить следующие УУД:

• мотивационную основу внеурочной деятельности;
• планирование своих действий в соответствии с поставленной задачей и условиями её реализации;
• осуществление анализа объекта с выделением существенных признаков и несущественных;
• осуществление синтеза как составление целого из частей;
• создание возможности существования у людей различных точек зрения, в том числе не совпадающих с его собственной.

Таким образом, робототехника обладает большим потенциалом в формировании УУД учащихся, она придает учащимся высокий мотивационный импульс. Занятия робототехникой, будь то уроки или внеурочное занятие, пользуются большой популярностью у школьников. Правильная организация, в соответствии с компетентностно-ориентированным подходом, усиливают эффект. Новые подходы в образовании заставляют и учителя переосмыслить используемые методы и приемы обучения, заставляют учиться, искать и двигаться вперед.

В рамках школьного урока и дополнительного образования робототехнические комплексы LEGO могут применяться по следующим направлениям:

• демонстрация;
• фронтальные лабораторные работы и опыты;
• исследовательская проектная деятельность.

Среди форм организации внеурочных занятий робототехникой можно выделить:

• практикум;
• консультация;
• ролевая игра;
• соревнование;
• выставка;
• исследование.

Эффективность обучения основам робототехники зависит и от организации занятий, проводимых с применением следующих методов:

1. Познавательный (восприятие, осмысление и запоминание учащимися нового материала с привлечением наблюдения готовых примеров, моделирования, изучения иллюстраций, восприятия, анализа и обобщения демонстрируемых материалов).

2. Метод проектов (при усвоении и творческом применении навыков и умений в процессе разработки собственных моделей).

3. Систематизирующий (беседа по теме, составление систематизи-рующих таблиц, графиков, схем и т.п.).

4. Контрольный метод (при выявлении качества усвоения знаний, навыков и умений и их коррекция в процессе выполнения практических заданий).

5. Групповая работа (используется при совместной сборке моделей, а также при разработке проектов).

Основной метод, который используется при изучении робототехники - это метод проектов. Под методом проектов понимают технологию организации образовательных ситуаций, в которых учащийся ставит и решает собственные задачи, и технологию сопровождения самостоятельной деятельности учащегося.

Проектно-ориентированное обучение – это систематический учебный метод, вовлекающий учащихся в процесс приобретения знаний и умений с помощью широкой исследовательской деятельности, базирующейся на комплексных, реальных вопросах и тщательно проработанных заданиях.

Занятия по робототехнике предоставляют возможности для разностороннего развития учащихся и формирования важнейших компетенций, обозначенных в стандартах нового поколения. С целью реализации системно-деятельностного подхода в обучении и развития у учащихся инженерного мышления педагоги лицея используют в своей работе следующие приёмы преподавания робототехники:

Конструирование по образцу.

Это показ приемов конструирования робота (или конструкции).

Сначала рассматривается робот, выделяются основные части. Затем вместе с учащимся отбираются нужные детали конструктора по величине, форме, цвету и только после этого собираются все детали вместе. Все действия сопровождаются разъяснениями и комментариями учителя.

Конструирование по модели.

В модели многие элементы, которые её составляют, скрыты. Учащийся самостоятельно определяет, из каких частей нужно собрать робота (конструкцию). При конструировании по модели активизируется аналитическое и образное мышление.

Конструирование по заданным условиям.

Учащемуся предлагается комплекс условий, которые он должен выполнить без показа приемов работы. То есть, способов конструирования педагог не дает, а только говорит о практическом применении робота. Ребенок учится анализировать образцы готовых изделий, выделять в них существенные признаки, группировать их по сходству основных признаков, понимать, что различия основных признаков по форме и размеру зависят от назначения (заданных условий) конструкции. В данном случае развиваются творческие способности дошкольника.

Конструирование по простейшим чертежам и наглядным схемам.

На начальном этапе конструирования схемы должны быть достаточно просты и подробно расписаны в рисунках. При помощи схем у учащихся формируется умение не только строить, но и выбирать верную последовательность действий. Впоследствии ребенок может не только конструировать по схеме, но и наоборот, — по наглядной конструкции (представленному роботу) рисовать схему. То есть, школьники учатся самостоятельно определять этапы будущей постройки и анализировать ее

Конструирование по замыслу.

Освоив предыдущие приемы робототехники, учащиеся могут конструировать по собственному замыслу. Теперь они сами определяют тему конструкции, требования, которым она должна соответствовать, и находят способы её создания. В конструировании по замыслу творчески используются знания и умения, полученные ранее. Развивается не только мышление детей, но и познавательная самостоятельность, творческая активность. Учащиеся свободно экспериментируют со строительным материалом. Роботы становятся более разнообразными и динамичными.

Данные приемы требуют от учащихся навыков работы с материалами, деталями конструктора, умения разработать и выполнить проект.

На занятиях учителя используют методы проектной работы. Разработка механизмов сопровождается постановкой задачи, обсуждения, разработки плана работы. Особое внимание педагоги уделяют защите проектов. 

Уникальностью проектов на основе робототехнических комплексов является то, что построение моделей устройств позволяет ученику постигать взаимосвязь между различными областями знаний, что способствует интегрированию преподавания информатики, математики, физики, черчения, естественных наук с развитием инженерного мышления через техническое творчество.

Для стимулирования учащихся организуются соревнования роботов внутри школы. Ради победы в соревнованиях у детей возникает стимул изучить и более сложные темы, такие как логика, или более сложный язык программирования робота.

Таким образом, образовательная робототехника:

• эффективно формирует универсальные (метапредметные) учебные действия учащихся;
• действенно развивает научно-техническое творчество и инженерно-конструкторское мышление учащихся;
• администрация, педагогический коллектив, учащиеся, родительская общественность,  социальные партнеры школы содействует развитию исследовательских и проектных навыков учащихся в различных предметных областях знаний;
• способствует развитию интереса к инженерно-техническим наукам и профессиональной ориентации воспитанников;
• развивает у учащихся умение коллективного взаимодействия на конечный результат.

Список литературы

1. Золоторёва А. «Образовательная робототехника с LEGO WEDO 2.0» методическое пособие по робототехнике
2. Фридрихс М., Краземанн Х. «Конструируем и программируем роботов с помощью LEGO BOOST»
3. Эдварс И.А., Мустафин С.А. «Робот Верни»  методическое пособие по робототехнике.